ARM công bố GPU Mali-G51 dựa trên kiến trúc Bifrost: Mang đồ họa cao cấp đến thiết bị tầm trung

ARM đã công bố thông số kỹ thuật của nền tảng GPU Bifrost vào hồi đầu năm nay, kèm theo thông tin về GPU đầu tiên sử dụng kiến trúc này, đó là Mali-G71. Kể từ thời điểm đó, chúng ta đã được chứng kiến sự xuất hiện của GPU này trên một số SoC như Kirin 960. Do Mali-G71 được hướng tới thị trường cao cấp, vậy nên nó tạo nên khoảng trống ở phân khúc tầm trung, nơi một số nhà sản xuất mong muốn tích hợp một GPU dựa trên nền tảng Bifrost và hỗ trợ Vulkan API. Để bù đắp, ARM đã chính thức tung ra GPU Mali-G51 vào ngày hôm nay.

Trước khi đi vào chi tiết của Mali-G51, hãy cùng nói về Bifrost. Trước Bifrost, GPU di động của ARM đã trải qua hai kiến trúc lớn. Đầu tiên là Utgard với khả năng hỗ trợ OpenGL ES 2.0 và được triển khai trên một số GPU như Mali-400 hay Mali-470. Thế hệ sau đó là Midgard được bổ sung mô hình đổ bóng hợp nhất (Unified Shader Model) và hỗ trợ OpenGL ES 3.0. Một số GPU sử dụng kiến trúc Midgard tiêu biểu có thể kể đến Mali-T604 trên Nexus 10, Mali-T760 trên Galaxy S6 hay Mali-T880 trên Galaxy S7 hay Huawei Mate 8.

Nền tảng Bifrost mới hỗ trợ thư viện đồ họa Vulkan API và bổ sung khả năng gắn kết giữa CPU và GPU. Cụ thể, CPU và GPU có thể đọc và ghi vào cùng một phần của bộ nhớ, thay vì phải phải sao chép dữ liệu từ CPU tới GPU và ngược lại như trước đây. Điều này giúp giảm độ trễ đáng kể, từ đó nâng cao tốc độ xử lý.

Trong khi G71 tập trung vào việc đem lại hiệu năng tốt nhất có thể từ mức năng lượng được cho phép, G51 lại cố gắng mang lại điều này trong một diện tích chip bé nhất. Nhỏ hơn, đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất sử dụng Mali-G51 sẽ có thể giảm thiểu chi phí tích hợp GPU vào SoC, trong khi sản phẩm của họ sẽ vẫn mang trong mình những công nghệ mới.

GPU sử dụng kiến trúc Bifrost có khả năng hỗ trợ tối đa 32 lõi đổ bóng. Tuy nhiên Mali-G51 có một số thay đổi nhỏ. GPU Mali thông thường xử lý một pixel trên mỗi nhân đổ bóng cho mỗi chu kỳ đồng hồ. Nhưng G51 thì lại khác, khi nó sử dụng bộ đổ bóng điểm ảnh kép. Điều này đồng nghĩa với việc mỗi bộ đổ bóng có thể xử lý hai điểm ảnh cùng một lúc. Điều này sẽ giúp Mali-G51 tiết kiệm được diện tích hơn (do phải dùng ít bộ đổ bóng hơn), nhưng hiệu năng sẽ bị ảnh hưởng đôi chút.

Với cách sắp xếp mới, Mali-G51 có thể bao gồm ba bộ đổ bóng kép, cho phép xử lý 6 điểm ảnh trên mỗi chu kỳ đồng hồ. Phiên bản GPU này sẽ có tên mã Mali-G51MP6.

G51 cho mật độ hiệu suất tăng 60% so với GPU tầm trung trước đó là Mali-T830, có nghĩa là lượng bóng bán dẫn (transistors) cần để Mali-G51 đạt được mức hiệu năng tương đương với Mali-T830 chỉ là 60%. Khi xét đến mức tiết kiệm điện năng, Mali-G51 cũng nhỉnh hơn Mali-T830 60%. Tổng kết lại, Mali-G51 có kích thước nhỏ hơn 30% so với Mali-T830, và đây là GPU hỗ trợ Vulkan có kích thước nhỏ nhất từ trước đến nay mà ARM từng sản xuất.

Mali-V61

Bên cạnh GPU, ARM cũng chính thức công bố bộ xử lý video mới. Khi nói đến SoC, chúng ta thường nghĩ đến CPU và GPU, mà quên mất rằng bên trong đó còn rất nhiều thành phần quan trọng khác. Một trong đó là bộ xử lý video. Từ việc xem video Youtube cho đến quay phim, tất cả đều do bộ phận này đảm nhiệm.

Bộ xử lý video mới mang tên Mali-V61, trước đây được biết với tên mã Egil. Tính năng quan trọng nhất của V61 bên cạnh những nâng cấp hiệu năng, đó là hỗ trợ codec VP9 và cải thiện khả năng encode HEVC (H.265). H265 cho phép tiết kiệm bitrate hơn 50% so với các chuẩn codec trước đây, từ đó giúp giảm dung lượng và cho phép khả năng stream video 4K.

ARM sẽ làm việc chặt chẽ với các đối tác trong thời gian tới để mang Mali-G51 đến các sản phẩm thương mại. Trong năm 2017, dự kiến những SoC đầu tiên sử dụng kiến trúc này sẽ được tung ra, và người dùng có thể sở hữu những chiếc smartphone được tích hợp GPU này trong năm 2018.